On-chip Brechungs­indexsensor

HINTERGRUND

Auf Plasmonen basierende, optische Sensorkonzepte zeichnen sich durch hohe Sensitivitäten gegenüber Brechungsindex-Änderungen aus und werden daher beispielsweise in Kombination mit Oberflächenfunktionalisierung als Affinitäts-Biosensoren eingesetzt. Plasmonische Sensoren können auf der Anregung und Detektion von lokalen Partikel-Plasmonen („Localized Surface Plasmon Resonance“, LSPR) in metallischen Nanostrukturen oder propagierenden Oberflächen-Plasmonen-Polaritonen („Surface Plasmon Resonance“, SPR) an ausgedehnten Metall-Dielektrikum-Grenzflächen basieren. Bislang konnte diese Art der Sensorik nicht erfolgreich miniaturisiert und zu einem On-Chip-Sensor weiterentwickelt werden.

TECHNOLOGIE

Die Kombination von plasmonischen Nanolochgitter-Strukturen mit Ge-Photodetektoren kann auch geringe Brechungsindex-Änderungen direkt in Photostrom-Änderungen übersetzen, die ohne aufwändige, spektrometerbasierte Signalverarbeitung ausgelesen werden können und zur on-Chip Weiterverarbeitung oder drahtloser Datenübermittlung zur Verfügung stehen. Dies ermöglicht miniaturisierte Sensorlösungen zum mobilen Einsatz oder als Teil von Sensornetzwerken.

VORTEILE

Hohe Sensitivität bei gleichzeitiger Miniaturisierung

On-Chip Sensor

Brechungsindexänderungen als elektrisches Signal direkt auslesbar

ANWENDUNG

  • Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie
  • Industrie 4.0 (Prozessanalytik, Brechugnsindex-Messungen in Flüssigkeiten)
  • medizinische Point-of-Care-Diagnostik
  • Umweltanalytik (Nachweis von Bakterien im Trinkwasser)
  • Landwirtschaft 4.0 (Chemosensorik, Verwendung als elektronische Nase)

STATUS

Umsetzung eines Proof-of-Concept Bauelements in state-of-the-art Silizium-Technologie

FACHKONTAKT

Prof. Inga Anita Fischer

Brandenburgische Technische Universität Cottbus – Senftenberg

Fachgebiet: Experimentalphysik und funktionale Materialien

Erich-Weinert-Straße 1
Lehrgebäude 10
03046 Cottbus

M: inga.fischer(at)b-tu.de
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